【正文】 化價(jià)值。它雖在 1836 年就被人們發(fā)現(xiàn)，但直到 1892年利用電爐生產(chǎn)電石的方法被發(fā)明以后，它才開(kāi)始被用于照明。但是由于大型的乙炔發(fā)生裝置搬運(yùn)不便。焦耳的能量）就會(huì)發(fā)生分解爆炸，試驗(yàn)遭受到失敗。這種被稱(chēng)為溶解乙炔氣瓶的特殊鋼瓶的誕生，使溶解乙炔在工業(yè)上得到了更廣泛的應(yīng)用。 1936 年法商又在青島開(kāi)設(shè)東方修焊公司，這就是我國(guó)解放以前僅有的三個(gè)溶解乙炔廠 [5]，其規(guī)模都較小，而且主要用于我國(guó)沿海的航標(biāo)燈。同時(shí)，在國(guó)家 “十二五 ”規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的大方針下，溶解乙炔面臨巨大的市場(chǎng)投資機(jī)遇，行業(yè)有望迎來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。碳化鈣質(zhì)量應(yīng)符合表 1 要求。 電石的物理性質(zhì)是外觀呈灰色、棕色、紫色或黑色的固態(tài)物。 丙酮能和水等非極性、極性溶劑混合，是一種良好的溶劑，它沸點(diǎn)低，揮發(fā)性大，對(duì)日光和堿不穩(wěn)定，屬一級(jí)易燃液體，故應(yīng)在陰涼處密閉貯存并勿進(jìn)火源。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 HC≡CH，是最簡(jiǎn)單的 炔烴 。工業(yè)品乙炔帶輕微大蒜臭。在空氣中爆炸極限 %%（ vol）。 3. 生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝流程圖 原料的準(zhǔn)備粗乙炔氣的發(fā)生粗乙炔氣的冷卻粗乙炔氣的凈化粗乙炔氣的低壓干燥乙炔氣的三級(jí)壓縮乙炔氣的油水分離乙炔氣的高壓干燥乙炔氣的充瓶充瓶后的靜置檢查運(yùn)輸 流程簡(jiǎn)述 8 乙炔反應(yīng)的化學(xué)原理 電石水解反應(yīng)原理 : CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2+130kJ/mol 由于工 業(yè)電石含有大量雜質(zhì) ,CaC2 在水解反應(yīng)的同時(shí) ,還進(jìn)行一些副反應(yīng) ,生成相應(yīng)的雜質(zhì)氣體 ,其反應(yīng)式如下 : CaO+2H2O→Ca(OH)2+CaS+2H2O→Ca(OH)2+H2S↑ Ca3P2+6H2O→3Ca(OH)2+2PH3↑ Ca3N2+6H2O→3Ca(OH)2+2NH3↑ Ca2Si+4H2O→2Ca(OH)2+SiH4↑ Ca3As2+6H2O→3Ca(OH)2+2AsH3↑ 乙炔生產(chǎn)的工序工藝概述 經(jīng)過(guò)計(jì)量的電石由電葫蘆送到加料斗上方。乙炔氣從發(fā)生器頂部溢出，經(jīng)洗泥器進(jìn)入正水封后進(jìn)入換熱器和水洗塔，冷卻后的乙炔氣進(jìn)入清凈系統(tǒng)在進(jìn)入氣柜。當(dāng)發(fā)生器壓力過(guò)高時(shí)，安全水封自 動(dòng)排氣，以降低發(fā)生器的壓力，當(dāng)發(fā)生器壓力過(guò)低時(shí)，為了避免在負(fù)壓時(shí)空氣進(jìn)入發(fā)生器和管道，形成爆炸性氣體，氣柜的乙炔氣經(jīng)逆水封進(jìn)入發(fā)生器，以升高發(fā)生器的壓力。 從中和塔出來(lái)的乙炔進(jìn)入干燥工序。發(fā)生器溢流及由人工間隙排出的渣漿經(jīng)渣漿罐除去硅鐵后流至沉降池。 （ 3）以年工作日 300 天計(jì)算，平均每日生產(chǎn)乙炔 。 本身所散失的熱量 Q1 隨產(chǎn)生的乙炔和廢氣所帶走的熱量 Q3 隨電石渣所散失的熱量 Q2 對(duì)此連續(xù)穩(wěn)定的過(guò)程 ∑Q 總 =∑Q 出 即 Q 總 =Q1+Q2+Q3+Q4 由于公司的保密要求，只能對(duì)主要設(shè)備做簡(jiǎn)單的物料和熱量的衡算。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，本 設(shè)計(jì)采用全密封低壓乙炔發(fā)生器 [9]作為反應(yīng)設(shè)備。在安全性能方面，發(fā)生器 發(fā)生器里自發(fā)產(chǎn)生熱量 Q 水中的熱量 Q4 12 該發(fā)生器有超壓、超液位兩種保護(hù)裝置。 換熱器的選型與設(shè)計(jì) 型號(hào) NRY20 NRY40 NRY60 NRY80 NRY100 NRY120 NRY140 NRY160 乙炔 產(chǎn)量(m3/h) 20 40 60 80 100 120 140 160 乙炔 純度(%) C2H2 ≥98 C2H2≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 C2H2 ≥98 發(fā)生器出口壓力(MPa) 發(fā)生器水溫(℃ ) ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 ≤ 70 電石 粒度(mm) 10200 10200 10200 10200 10200 10200 10200 10200 電石 耗量(kg/h) 95 190 285 380 475 570 665 760 乙炔壓縮機(jī)型 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 M2V220/25 配用 電機(jī)(KW) 2 3 4 5 6 7 8 充瓶 壓力(MPa) 13 本設(shè)計(jì)從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)能力的需求，選擇合適的換熱器類(lèi)型，然后根 據(jù)具體生產(chǎn)工況，按相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行基于整體結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)，再對(duì)相關(guān)輔助部件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一臺(tái)滿(mǎn)足要求的換熱器。 定性溫度和物性參數(shù)計(jì)算 水的定性溫度： 30t= = C? 水的密度： ρ2=水的比熱： Cp2=℃ 水的導(dǎo)熱系數(shù)： k2=℃ 水的粘度： μ2=106 Pa℃ )； tm——有效平均溫差 ， ℃ ； Q——熱負(fù)荷 ， kw； 考慮 15%的面積裕度， 1 ???? AA m2 工藝結(jié)構(gòu)尺寸 管徑和管內(nèi)流速 對(duì)一定的傳熱面積而言，傳熱管徑越小，換熱器單位體積的傳熱面積越大。取管內(nèi)水的流速 u=1m/s。 圖 1 排管方式簡(jiǎn)圖 在此，選擇正方形排列，主要是考慮這種排列便于進(jìn)行機(jī)械清洗。這里選用單弓形。在這里取折流板間距 3 0 01 0 0 ???? DB mm 則折流板數(shù)量： （塊）折流板間距 傳熱管長(zhǎng) 1913006 0 0 01 ???BN 校核總換熱系數(shù) （ 1）管程對(duì)流傳熱系數(shù) 0 . 8 0 . 40 . 0 2 3 R e P rii id?? ? 式中 id ——管子的內(nèi)徑， m； 管程雷諾數(shù) 41 40 . 0 1 5 1 1 0 0 0R e 2 . 1 1 07 . 2 7 4 1 0idu ?? ??? ? ? ??水水 管程普朗特準(zhǔn)數(shù) 3 411 4. 17 4 10 7. 27 4 10P r 4. ?? ? ? ? ?? ? ?水水 故管程對(duì)流傳熱系數(shù)： 0. 8 0. 4 4 0. 8 0. . 02 3 Re P r = 0. 02 3 ( 2. 1 10 ) 4. 85 51 83 .id?? ? ? ? ? ? ? 0W/(m. C) （ 2）殼程對(duì)流傳熱系數(shù) 殼程流通截面積 0 ??????? ?????????? ?? tdhDS im2 式中 h——折流擋板間距， m； t——管中心距， mm。由于換熱器尺寸較大，可以用一臺(tái)，未考慮采用多臺(tái)組合使用。焊接固定時(shí)，要求管子可焊性好，一般采用優(yōu)質(zhì)碳鋼，以保證管子質(zhì)量，一般對(duì)于無(wú) 腐蝕性或腐蝕性不大的流體可采用 10 號(hào)鋼和 20 號(hào)鋼管，在強(qiáng)腐蝕性流體的情況下，可采用不銹鋼（ rC1 18 iN 9 iT ）、鋼、鋁等無(wú)縫管石墨管、聚四氟乙炔管等。 殼體內(nèi)徑 Ds=1000mm 殼體壁厚： cppDt ??? ??? ][2 t][? 為殼體工作溫度下的許用應(yīng)力， 已知?dú)こ淘O(shè)計(jì)溫度為 415℃ ， 根據(jù)碳鋼板許用應(yīng)力，查表得 t][? =； ? 為焊縫系數(shù)，取 ? =1； ? ， p1 為工作壓力， p1=； c=3mm； D 為殼體內(nèi)徑 mm； ?????? ???? mm 液壓試驗(yàn) 20 對(duì)于內(nèi)壓容器，耐壓試驗(yàn)的的目的是：在超設(shè)計(jì)壓力下，考核缺陷是否會(huì)發(fā)生快速擴(kuò)展造成破壞或開(kāi)裂造成泄漏，檢驗(yàn)密封結(jié)構(gòu)的密封性能。 筒體簡(jiǎn)圖如下： 圖 2 筒體簡(jiǎn)圖 計(jì)算厚度 ? ? mmpDp ct ic ???? ???? ??? 可知筒體內(nèi)徑 1000?iD mm查《化工壓力容器設(shè)計(jì) ——方法、問(wèn)題和要點(diǎn)》 ?? 耐壓試驗(yàn)壓力系數(shù)；對(duì)于鋼和有色金屬，液壓試驗(yàn)時(shí) ?? 。 前端管箱封頭的設(shè)計(jì)計(jì)算 前端封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭原因如下： 22 根據(jù)工藝條件的要求、和制作的難易程度和材料的消耗情況采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最合理。由于封頭的橢球部分經(jīng)線(xiàn)曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比較均勻，且橢圓形封頭深度較半球形封頭小的多，易于沖壓成型，是目前中、低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。 表 4 布管限定圓參數(shù)表 管板的設(shè)計(jì)計(jì)算 管 板是管殼式換熱器的主要部件。 （ 1） 結(jié)構(gòu)如圖所示， 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 序號(hào) 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 1 b mm 8 5 布管限定圓直徑 LD 931 mm 2 1b mm 5 6 封頭球面內(nèi)半徑 Rt 800 mm 3 nb mm 20 7 4 2b mm 8 25 圖 5 管板簡(jiǎn)圖 對(duì)于正方形排列，布管簡(jiǎn)圖如圖 6。對(duì)于正方形排列 ? ?39。 ?n 則 ? ? ? ? 239。在這里換熱管和管板的連接方式選擇焊接，參考《管殼式熱交換器設(shè)計(jì)手冊(cè) GB151》 [12]表33 取 ?l 。 接管直徑計(jì)算： 殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)變換氣流速為 u=10m/s,則接管內(nèi)徑為 m0 4 ) 6 00( ?? ??????Vd 查 GB/T173952020 取管子 mm9mm50 ?? 管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)循環(huán)水流速 u= m/s,則接管內(nèi)徑為 m070 ) 0( 68044 ?? ??????Vd 查 GB/T173952020 取管子 mm9mm71 ?? 其他結(jié)構(gòu)選擇 （ 1） 換熱器支座選擇和設(shè)計(jì) 鞍式支座如圖 7 所示。 采用雙支座時(shí)，一個(gè)鞍座為固定支座，地腳螺栓為圓孔；另一個(gè)鞍座為活動(dòng)支座，地腳螺栓為 長(zhǎng)圓孔，配合兩個(gè)螺母，第一個(gè)螺母擰緊后，倒退一圈，然后再用第二個(gè)螺母鎖緊。 置于對(duì)稱(chēng)分布的鞍座上臥式容器所受的外力包括載荷和支座反力。 表 5 鞍座的尺寸結(jié)構(gòu) （ 2） 法蘭選擇 壓力容器法蘭是壓力容器的常用部件，是連接壓力容器部件的基本元件。下表為壓力容器法蘭分類(lèi)表。其他還有按制造工藝分類(lèi)和按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)。 ?接管法蘭 管箱接管采用平頸對(duì)焊法蘭 。 作業(yè)層：包括生產(chǎn)單元和業(yè)務(wù)單元 生產(chǎn)單元：主要負(fù)責(zé)按公司確定的任務(wù)和生產(chǎn)指令具體組織生產(chǎn)、搞好現(xiàn)場(chǎng)管理和隊(duì)伍管理工作。溶解乙炔 工廠崗位定員 部 門(mén) 職 位 人數(shù) /班 班 數(shù) 人數(shù)小計(jì) 領(lǐng)導(dǎo)班子 經(jīng)理 3 1 3 市場(chǎng)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 技術(shù)開(kāi)發(fā)部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 人力資源部 部長(zhǎng) 1 1 1 財(cái)務(wù)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 保衛(wèi) 2 1 2 企業(yè)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 生產(chǎn)管理部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 4 1 4 機(jī)動(dòng)能源部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 安全環(huán)保部 部長(zhǎng) 1 1 1 干事 3 1 3 凈化崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 工人 2 4 8 壓縮干燥崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 工人 2 4 8 充裝崗位 班長(zhǎng) 1 4 4 8. 工藝控制指標(biāo)一覽表 各種工藝控制指標(biāo)如表 10 所示。 （ 4）控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。 （ 9） 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。即要符合流程、滿(mǎn)足生產(chǎn)、便于管理、便于運(yùn)輸、利于設(shè)備安裝和維修。但這些一定要最有效的利用車(chē)間的建筑面積（包括空間）和土地（設(shè)備裝置能露天布置的盡量露天布置，建筑物能合并的應(yīng)盡量合并）。例如制堿車(chē)間的碳化塔，根據(jù)工藝要求須放在廠房?jī)?nèi)，但塔有比較高，且操作崗位安排在塔的中部以便觀察塔內(nèi)情況，這樣就需要設(shè)計(jì)多層廠房；另一種情況是：設(shè)備大部分露天布置，廠房?jī)?nèi)只需要安置泵或風(fēng)機(jī)，這種情況可設(shè)計(jì)成單層廠房。 車(chē)間設(shè)備立面布置 化工廠廠房可根據(jù)工藝流程的需要設(shè)計(jì)成單層、多層或單層與多層相結(jié)合的形式。 廠址選擇 廠址選擇是基本建設(shè)前期工作的重要組成部分，是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)計(jì)劃和工業(yè)布局的要求，選擇和確定工廠的建設(shè)位置。 注意資源合理開(kāi)發(fā)和綜合利用、節(jié)約能源、節(jié)約 勞動(dòng)力；注意環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡、保護(hù)風(fēng)景和名勝古跡；同時(shí)，還要做到有利生產(chǎn)、方便生活、便于施工，并提供有多個(gè)可供選擇的方案進(jìn)行比較